JPH0827325B2 - 電力機器の故障検査装置 - Google Patents

電力機器の故障検査装置

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JPH0827325B2
JPH0827325B2 JP63115087A JP11508788A JPH0827325B2 JP H0827325 B2 JPH0827325 B2 JP H0827325B2 JP 63115087 A JP63115087 A JP 63115087A JP 11508788 A JP11508788 A JP 11508788A JP H0827325 B2 JPH0827325 B2 JP H0827325B2
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武光 樋口
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  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は高圧電力機器の絶縁不良を検出する装置に
関する。
[従来の技術] 第7図に従来の技術による電力機器の故障検査装置の
ブロック図を示す。例えばガス絶縁開閉装置(以後GIS
と略称する)に用いられる送電線(1)の故障を検出す
る場合の構成を示している。図において送電線(1)は
ガスを封入するためのパイプ状のシース(4)およびシ
ース中に配設された相導体(2)から構成されており、
相導体(2)はシース中で絶縁スペーサ(3)により保
持されている。第7図に示すものはその1部を切取った
ものである。相導体(2)の一端には抵抗R1を介して衡
撃電圧試験のためのパルス状の高電圧を発生するパルス
発生器(10)が接続されている。また相導体(2)の他
端には整合負荷としてサージインピーダンスR2が接続さ
れている。サージインピーダンスR2の値は例えば100な
いし400オームである。シース(4)と接地線(6)間
には導線(15)が接続されており、導線(15)に変流器
(11)が結合して設けられている。変流器(11)の出力
は増幅器(16)により増幅されオシロスコープ(17)に
より観測される。
この故障検査装置によって送電線の検査を行なう場合
には、パルス発生器(10)から例えば電圧500キロボル
ト、波頭長20ナノ秒、波尾長100ナノ秒のパルス電圧を
発生させ相導体(2)と接地線(6)間に印加する。送
電線(1)が正常な場合にはオシロスコープ(17)によ
って観測される波形は第4図(a)に示すように、パル
ス電圧印加時に高いレベルのパルス(P1)が生じ、それ
以後は数10マイクロ秒にわたって低いレベルの信号が続
く波形となる。
一方この送電線(1)に、例えば第6図に示すよう
に、絶縁スペーサ(3)の表面に例えば金属粉等の導電
性の異物(5)が付着した場合、第5図(a)に示すよ
うにパルス電圧印加後十数マイクロ秒にわたって高いレ
ベルの信号が検出される。このレベルはパルス発生器
(10)の電圧および絶縁スペーサ(3)に付着した異物
の大きさ等この送電線(1)に生じた絶縁低下の要因に
よって変化する。
[発明が解決しようとする課題] 上述の従来の電力機器の故障検査装置においては、オ
シロスコープによって観測される波形の波高値によって
異常または正常の判別をしているので、正常時のレベル
と異常時のレベル差が大きい場合、すなわち第6図に示
す送電線(1)の絶縁スペーサ(3)に付着した導電性
異物(5)によって絶縁抵抗が大幅に低下した場合には
正常時と異常時のレベル差が大きくなって容易に判別す
る事ができる。しかし電力機器の故障の初期段階におい
て、絶縁劣化の度合いが比較的小さくしたがって正常時
と異常時の観測波形のレベル差が少ない場合には判別が
困難になる。またオシロスコープ(17)のブラウン管に
表示される波形により正常または異常を判断するので、
その観測には熟練を要し、観測担当者の技量によって観
測結果が左右される恐れがあった。
[課題を解決するための手段] この発明の電力機器の故障検査装置は、高電圧送電線
または高電圧送電機器の相導体を収容するための絶縁ス
ペーサを介して連結された第1のシース及び第2のシー
スと接地線間をそれぞれ接続した2本の導線、前記相導
体に他の高電圧が印加されていない状態で試験用の高電
圧のパルス信号を印加するパルス発生器、前記2本の導
線にそれぞれ結合して設けられ、前記パルス信号の印加
によってそれぞれの導線を流れるパルス電流を検出する
変流器、及び前記各変流器の検出出力の極性を判別し、
極性が相互に逆極性である正常な場合には出力を発生せ
ず、極性が相互に同相である異常な場合には異常表示出
力を発生する極性判別手段、を備えている。
[作用] 送電線が正常な場合には第1のシース及び第2のシー
スと接地線間をそれぞれ結ぶ2本の導線によって形成さ
れるループに相互誘導によって所定方向の電流が生じ、
各変流器によって検出される信号の極性は相互に逆極性
となる。一方送電線に絶縁異常がある場合には、送電線
の異常により放電が生じ、その放電電流は第1のシース
及び第2のシースから接地線へ向かう方向に、それぞれ
の導線を通って分かれて流れ各変流器の出力信号の極性
は同極性となる。
[実施例] 第1図にこの発明の実施例の構成を示す。この実施例
においては送電線(1)の故障を検出する場合を示して
いる。図において送電線(1)の相導体(2)の一端に
抵抗R1を介して高電圧のパルス信号を発生するパルス発
生器(10)の一方の端子が接続されている。またパルス
発生器(10)の他方の端子は接地線(6)に接続され接
地されている。相導体(2)の他端は整合負荷であるサ
ージインピーダンスR2を介して接地線(6)に接続され
ている。サージインピーダンスR2の値は例えば100ない
し400オームである。またサージインピーダンスR1の値
は例えば250オームである。送電線(1)は第1のシー
ス(4)及び第2のシース(4A)が絶縁物により作られ
た絶縁スペーサ(3)を介して接続されている。各シー
ス(4)及び(4A)と接地線(6)間にはそれぞれ導線
(13)および(14)が接続されている。各導線(13)お
よび(14)にはそれぞれ高周波用の変流器(11)および
(12)が結合して設けられている。各変流器(11)およ
び(12)の出力は故障判別回路(20)に入力される。
第2図に故障判別回路(20)のブロックダイヤグラム
を示す。変流器(11)および(12)の出力はそれぞれの
減衰器(21)および(22)に入力される。
減衰器(21)および(22)の出力はそれぞれのレベル
シフト回路(23)および(24)に入力される。レベルシ
フト回路(23)および(24)はそれぞれの減衰器(21)
および(22)の出力の極性が負であるものの信号をレベ
ルシフトし、両信号の極性がともに正になるようにする
ための回路である。レベルシフトされた減衰器(21)お
よび(22)からの信号はそれぞれのA/D変換器(25)お
よび(26)によってA/D変換され、それぞれのメモリ(2
7)および(28)にメモリされる。A/D変換器(25)およ
び(26)およびメモリ(27)および(28)はクロック発
振器(29)、カウンタ(30)および制御回路(31)によ
って制御される。メモリ(27)および(28)にメモリさ
れたそれぞれのデータはそれぞれのD/A変換器(32)お
よび(35)によってD/A変換され、レベルシフト回路(3
3)および(34)に入力される。レベルシフト回路(3
3)および(34)においては、それぞれレベルシフト回
路(23)および(24)により行なわれたレベルシフトの
シフト量と同量でかつ逆極性のレベルシフトを行なう。
その結果レベルシフト回路(33)および(34)のそれぞ
れの出力は、減衰器(21)および(22)の出力と実質的
に同じになる。レベルシフト回路(33)および(34)の
出力は極性判別回路(36)に入力される。極性判別回路
(36)はレベルシフト回路(33)および(34)から入力
される両信号の極性を判別する回路であり、その一例を
第3図に示す。
第3図の極性判別回路(36)において、レベルシフト
回路(33)および(34)の出力はそれぞれ極性判別回路
(36)の比較回路(43)および(44)のプラス入力端子
(43A)および(44A)に印加される。両比較回路(43)
および(44)のマイナス入力端子はそれぞれの可変抵抗
(41)および(42)により所定の基準電圧が印加されて
いる。
第3図において、レベルシフト回路(33)および(3
4)からの出力はそれぞれの比較回路(43)および(4
4)のプラス入力端子(43A)および(44A)に入力され
る。各比較回路(43)および(44)のマイナス入力端子
はそれぞれ可変抵抗(41)および(42)より所定の基準
電圧が印加されている。各比較回路(43)および(44)
はそれぞれのプラス入力端子(43A)および(44A)の入
力レベルが前記それぞれの基準電圧を超えると出力端子
に出力電圧が生じ、その出力電圧はアンド回路(45)に
入力される。アンド回路(45)の出力はフリップフロッ
プ(46)の入力端子(S)に入力される。フリップフロ
ップ(46)の出力端子(Q)の出力はバッファ(47)を
経て第2図に示す故障判別回路(20)の警報発生回路
(37)に入力される。警報発生回路(37)は警報器(4
0)を備えている。D/A変換器(32)の出力端子(38)お
よびD/A変換器(35)の出力端子(39)はともにデータ
レコーダ用の端子であり、この図に記載されていないデ
ータレコーダに接続される。この故障判別回路(20)に
おいては変流器(11)および(12)により検出された極
めて短時間の信号がデジタルデータとしてそれぞれメモ
リ(27)および(28)に一旦記録される。そしてクロッ
ク発振器(29)の信号により順次取り出されてD/A変換
されるので、記録速度の比較的遅いレコーダによっても
記録することができる。
次にこの実施例の動作について説明する。第1図にお
いてこの送電線(1)が正常な場合においてパルス発生
器(10)の高電圧パルスが相導体(2)に例えば矢印
(A)で示す方向に印加された時、相導体(2)を流れ
る電流によりそのまわりに矢印(B)に示す磁力線が生
じる。この磁力線はシース(4)、導線(13)、接地線
(6A)および導線(14)からなる導体のループの中を貫
通する。この結果相互誘導によってこの導体のループに
矢印(C)で示す電流が流れる。この電流は高周波であ
るので、両シース(4)及び(4A)間に絶縁スペーサ
(3)が介在していても両シース(4)及び(4A)間の
静電容量によって電流が流れる。この電流は変流器(1
1)を上から下に流れ、かつ変流器(12)を下から上に
流れる。その結果変流器(11)および(12)により検出
される信号の位相は相互に逆になる。第4図(a)に変
流器(11)の検出信号波形を示し、第4図(b)に変流
器(12)の検出信号波形を示す。図において、針状の高
いレベルのパルス(P1)および(P2)はパルス電圧が印
加された時、相導体(2)とシース(4)及び(4a)に
より形成されるコンデンサの充電によって生じるもので
ある。コンデンサの充電が完了した後は矢印(C)の方
向に流れる電流により変流器(11)には図の上から下へ
電流が流れ、変流器(12)には下から上へ電流が流れ
る。その結果変流器(11)の出力は第4図(a)に示す
ように正の出力となり変流器(12)の出力は第4図
(b)に示すように負の出力となる。
変流器(11)および(12)の出力は、第2図に示す故
障判別回路(20)のそれぞれの減衰器(21)および(2
2)に入力され、それぞれの信号レベルを次のレベルシ
フト回路(23)および(24)の入力に適した値にまで低
減させる。レベルシフト回路(23)および(24)は、入
力信号が正のレベルの場合にはそのまま通過させ、負の
レベルの場合にはレベルシフトを行なって正の信号にす
る回路であり、この実施例においては変流器(12)の出
力は負のレベルであるのでレベルシフト回路(24)によ
ってレベルシフトされ正の信号となされる。
レベルシフト回路(23)および(24)の出力はそれぞ
れのA/D変換器(25)および(26)によってA/D変換さ
れ、そのデジタル出力はそれぞれのメモリ(27)および
(28)にメモリされる。A/D変換器(25)および(26)
およびメモリ(27)および(28)はクロック発信器(2
9)、カウンタ(30)を備える制御回路(31)により制
御される。
メモリ(27)および(28)に記録されたデータはクロ
ック信号により順次読み出されそれぞれのA/D変換器(3
2)および(35)によってアナログ信号に変換される。D
/A変換器(32)および(35)のアナログ出力はそれぞれ
のレベルシフト回路(33)および(34)に入力され、レ
ベルシフト回路(23)および(24)によってレベルシフ
トされたシフト量で同量でかつ反対極性にシフトされ
る。その結果レベルシフト回路(33)および(34)の出
力信号はそれぞれレベルシフト回路(23)および(24)
の入力信号と同じになる。レベルシフト回路(33)およ
び(34)の出力は極性判別回路(36)に入力される。
比較回路(43)および(44)の出力はそれらのプラス
入力端子(43A),(44A)の入力の極性が正でかつ所定
レベル以上の場合ハイレベルとなり、負の場合にはロー
レベルとなるように基準電圧が設定されてる。したがっ
て故障判別回路(20)の減衰器(21)に第4図(a)に
示す正の信号が入力され、減衰器(22)に第4図(b)
に示す負の信号が入力される場合には、極性判別回路
(36)の比較回路(43)のプラス入力端子の入力は正、
比較回路(44)のプラス入力端子の入力は負となり、比
較回路(43)の出力のみがハイレベルとなる。したがっ
てアンドゲート(45)は出力を生じない。その結果フリ
ップフロップ(46)のセット入力端子(S)には入力信
号が印加されず、フリップフロップ(46)は出力を生じ
ない。このようにして極正判別回路(36)は警報発生回
路(37)に出力を印加しないので警報発生回路は作動し
ない。
第6図に示す送電線(1)の絶縁スペーサ(3)に例
えば導電性異物(5)が付着して絶縁スペーサ(3)に
絶縁不良が発生した場合には、相導体(2)と導電性異
物(5)および導電性異物(5)とシース(4)間の容
量によって放電が発生する。その結果相導体(2)から
シース(4)および(4A)、および導線(13)および
(14)を経て接地線(6A)間に放電電流が流れる。その
結果変流器(11)および(12)の出力波形はそれぞれ第
5図(a)および第5図(b)に示すようにともに正の
信号となる。すなわち相導体とシース間に放電が生じた
場合にはその放電電流は導線(13)および(14)をほぼ
等分に流れる。そしてその電流値は一般に相互誘導によ
り矢印(C)の方向に生じるループ電流に比較して大き
い。第5図(a)および第5図(b)に示すそれぞれの
変流器(11)および(12)の検出信号は故障判別回路
(20)に入力されるが、両信号とも正であるので、故障
判別回路(20)のレベルシフト回路(23)および(24)
においてレベルシフトはなされない。故障判別回路(2
0)における両信号の処理は極性判別回路(36)の入力
までは前記正常な場合と同様であるが、極性判別回路
(36)の比較回路(43)および(44)のそれぞれのプラ
ス入力端子の入力はともに正であるので両比較回路(4
3)および(44)の出力はともにハイレベルとなる。そ
の結果アンドゲート(45)に出力が生じフリップフロッ
プ(46)のセット入力に印加される。こうして、フリッ
プフロップ(46)はセットされ出力端子(Q)に出力が
生じる。この出力はバッファ増幅器(47)を経て端子
(48)に出力され故障判別回路(20)の警報発生回路
(37)に入力され警報器(40)を駆動する。
変流器(11)および(12)の検出波形を観測する場合
には、D/A変換器(32)および(35)のそれぞれの出力
端子(38)および(39)にデータレコーダまたはオシロ
スコープを継続することにより波形を観測することがで
きる。
この実施例においてはGISの送電線(1)について説
明したが、本発明の故障検査装置は高圧送電線として用
いられる油入りケーブル、CVケーブルおよび管路気中送
電線等にも適用することができる。
[発明の効果] この発明においては、高電圧送電線例えばGISの送電
線(1)の第1のシース及び第2のシースと接地線間に
それぞれ導線(13),(14)を接続し、相導体にパルス
発生器から高電圧のパルスを印加したとき導線(13)お
よび(14)を流れる電流をそれぞれの変流器(11)およ
び(12)により検出し、両変流器の出力の極性が異なる
場合にはこの送電線は正常であることを、また両極性が
同じ場合にはこの送電線に異常が生じていることを、知
ることができる。したがって送電線の絶縁不良等の異常
状態が極めて軽微な段階においてもその異常を検出する
ことができる。また異常の場合には警報器が信号音を発
生するようにした場合は検査のために特に技術を必要と
せず非熟練者でも容易にかつ正確に異常を知ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例の構成図、第2図はこの発明
の実施例の故障判別回路のブロック図、第3図は故障判
別回路の極性判別回路の詳細図、第4図(a)および第
4図(b)は正常な場合における各変流器の出力信号の
波形図、第5図(a)および第5図(b)は異常な場合
における各変流器の出力信号の波形図、第6図は送電線
の要部拡大図、第7図は従来の技術による故障検査装置
の構成図である。 図中(1)は送電線、(4),(4A)はシース、(1
1),(12)は変流器、(13),(14)は導線、(36)
は極性判別回路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高電圧送電線または高電圧送電機器の相導
    体を収容するための絶縁スペーサを介して連結された第
    1のシース及び第2のシースと接地線間をそれぞれ接続
    した2本の導線、 前記相導体に他の高電圧が印加されていない状態で試験
    用の高電圧のパルス信号を印加するパルス発生器、 前記2本の導線にそれぞれ結合して設けられ、前記パル
    ス信号の印加によってそれぞれの導線を流れるパルス電
    流を検出する変流器、及び 前記各変流器の検出出力の極性を判別し、極性が相互に
    逆極性である正常な場合には出力を発生せず、極性が相
    互に同相である異常な場合には異常表示出力を発生する
    極性判別手段、 を備える電力機器の故障検査装置。
JP63115087A 1988-05-12 1988-05-12 電力機器の故障検査装置 Expired - Lifetime JPH0827325B2 (ja)

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